本文詳細介紹了深圳市合信自動化技術有限公司目前在物流行業(yè)的開發(fā)情況，針對不同環(huán)節(jié)的應用需求，合信自動化開發(fā)出了擺輪分揀機、環(huán)形交叉帶分揀機、窄帶分揀機、撥片分揀機、窄帶(紅外電滾筒)分揀系統(tǒng)等多種控制技術方案。

　　文/深圳市合信自動化技術有限公司

　　物流方案①：完整的擺輪分揀中心

　　1 擺輪分揀機介紹

　　擺輪分揀是合信最早調試的物流現(xiàn)場，具備可帶大負載，大小件均可分揀的特點，被譽為分揀機中的“萬金油”。如今應用合信控制產(chǎn)品的擺輪已遍布全國各大物流的分揀中心。

　　高速擺輪分揀機由伺服驅動分揀，響應迅速，運行平穩(wěn)噪音低，特別適合各類箱、盒、包裹、服裝等小件機軟包的物品輸送分揀;同時擺輪分揀機可實現(xiàn)高效重載分揀，物品適應性廣，可應用于快遞、電商、醫(yī)藥、服裝、圖書等行業(yè)領域的自動化物流倉庫中，因此為譽為分揀機中的“萬金油”，多規(guī)格配置適用于各類倉配、大型物流網(wǎng)點的分揀中心。

　　2 擺輪分揀機工作原理以及系統(tǒng)方案

　　物流集散網(wǎng)點的包裹到達卸貨之后，經(jīng)過皮帶伸縮機輸送至單件分離結構，將批量包裹變成單件排列;經(jīng)過DWS系統(tǒng)將包裹的體積、重量、條碼信心進行采集，數(shù)據(jù)上傳至信息系統(tǒng)，用于規(guī)劃貨品的運輸路徑，存放空間;擺輪分揀機安裝在DWS系統(tǒng)后端，擺輪在包裹運輸至相應位置，接收到系統(tǒng)的分揀處理，實現(xiàn)分揀操作;完成分揀的包裹由傳輸帶運至皮帶伸縮機處，進行裝貨，發(fā)往下一個站點。

　　因此擺輪分揀中心有三個系統(tǒng)組成分別為：

　　(1)單件分離系統(tǒng)

　　單件分離設備是物流自動化分揀系統(tǒng)的一部分，可以對包裹進行預處理，將左右并行的包裹進行整位，自動分離，智能排隊，從而將批量的包裹變成單件排列,形成非常整齊的“陣型”，通過視覺識別系統(tǒng)實時檢測及高速伺服驅動控制算法，實現(xiàn)不同包裹的高速實時單件分離,有效解決自動分揀前端包裹在皮帶線上小間距及并行行進的問題。

　　(2)DWS系統(tǒng)

　　DWS系統(tǒng)就是一套包括體積信息(Dimension)、重量信息(Weight)、條碼信息(Scanning)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過DWS設備自動對包裹進行稱重計量、體積測量、條碼掃描等信息采集，并將相關信息實時上傳至信息系統(tǒng)，用于規(guī)劃貨品的存放空間，運輸路徑等。

　　(3)擺輪分揀系統(tǒng)

　　擺輪分揀機安裝在DWS系統(tǒng)后端，按照包裹的分揀信息進行分揀處理。擺輪采用新型的同步帶及多楔帶驅動與轉向錐齒輪，可實現(xiàn)三向分揀，可實現(xiàn)單機控制，也可聯(lián)機組網(wǎng)通訊控制。

　　3 合信擺輪分揀機方案特點

　　(1)整套控制系統(tǒng)更好用，調試快

　　合信整套控制系統(tǒng)(PLC+伺服+HMI)適應性強，配置靈活，廣泛應用。

　　(2)合信PLC主控

　　合信PLC性能卓越，支持豐富的通訊協(xié)議，可以實現(xiàn)精準實時位置采集。

　　(3)單機擺輪方案

　　采用合信CTH200系列主機+A3S伺服，擺輪伺服可采用原點信號/力矩回原等多種回原控制方式，且可以兼容第三方系統(tǒng)，控制簡單降低客戶成本。

　　(4)總線擺輪方案

　　提供EtherCAT和CANopen兩種總線方案，EtherCAT高速高實時性、CANopen中速距離遠性價比高，客戶可根據(jù)具體需求選擇最有方案，總線方案均可實現(xiàn)伺服電壓/電流/速度/位置/報警狀態(tài)等參數(shù)采集，為智能物流提供數(shù)據(jù)基礎。

　　物流方案②：智能高速環(huán)形交叉帶分揀系統(tǒng)

　　1 交叉帶分揀機介紹

　　交叉帶分揀機更能滿足國內高占比的電商中小包裹的分揀需求，尤其適用于對分揀速度有高要求的分撥中心及大型網(wǎng)點。

　　交叉帶分揀機由傳輸皮帶、供包臺、分揀小車、讀碼稱重系統(tǒng)、落包系統(tǒng)等部件構成，可以長時間且大批量的處理包裹的輸送及分揀操作，適合于訂單繁雜、品種眾多、多重分揀、高效能等需求的分揀環(huán)境。

　　環(huán)形交叉帶分揀機可實現(xiàn)從供包系統(tǒng)導入分揀小車進行分揀，由交叉帶下包系統(tǒng)完成包裹物理位置的分類存放，從而達到包裹分揀功能。環(huán)線小車運行速度可達2.5m/s，分揀能力可達2萬件/小時，系統(tǒng)被廣泛應用于各大電商倉儲、快遞中心、服裝、食品、醫(yī)藥、化妝品、圖書等行業(yè)，可按照模塊式組裝方式進行靈活的配置，以適用各種不同的場地需求，提升分揀效率、準確率和降低人工成本。

　　2 交叉帶分揀機工作原理以及系統(tǒng)方案

　　(1)交叉帶分揀機——供包臺系統(tǒng)

　　供包臺設備供包臺系統(tǒng)是將包裹掃碼稱重后，將包裹精確地運送到小車上，一般由多段傳送帶組合而成，分為上包段、緩存段、加速段和導入段。自動供包設備由供包控制器PLC、多節(jié)供包皮帶、交流伺服電機、動態(tài)重量稱、光電位置檢測開關、光幕和條碼閱讀器等組成。

　　供包控制系統(tǒng)PLC通過A4伺服單機使供包皮帶轉動，把包裹準確送上分揀小車。動態(tài)稱重模塊、光電檢測開關等分別在重量和位置上進行測量，采集數(shù)據(jù)以便能準確上包。

　　(2)交叉帶分揀機——下包臺系統(tǒng)

　　交叉帶要將供包臺送上來的包裹，根據(jù)WCS的下包方案，將包裹輸送到落格位置時進行拋件動作。

　　交叉帶下包系統(tǒng)主控制器PLC，控制直線電機并測速計算小車位置，處理與20-30個供包臺和環(huán)線小車PLC之間的通信，協(xié)調安排包裹上包及下包的動作，保證各站通信之間的快速通信，任務繁重，但是PLC執(zhí)行高效，控制器能在極短的控制周期完成控制。

　　分揀機設有主PLC，主PLC與小車從站PLC采用無線通訊，從而實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳送;

　　條碼掃描器定位控制技術，實現(xiàn)讀取分揀小車的精準位置，同時提高分揀小車的定位精度和可靠型，從而實現(xiàn)對分揀小車的連續(xù)閉環(huán)調速，提升上下包可靠性，減少錯包率。

　　3 合信交叉帶分揀機方案特點

　　(1)整套控制系統(tǒng)更好用，調試快

　　合信整套控制系統(tǒng)(PLC+伺服+HMI)適應性強，配置靈活，廣泛應用，可根據(jù)用戶需求定制。

　　(2)CTH300-H系列PLC

　　合信PLC性能滿足高速環(huán)線速度下，大數(shù)量數(shù)據(jù)處理及高質量通訊要求，實現(xiàn)精準上包以及精準實時位置采集。

　　H56-10特點：自帶高數(shù)計數(shù)輸入點，可實現(xiàn)環(huán)線的精準測速，實時位置采集。

　　H36-02特點：雙串口雙網(wǎng)口，支持PN通訊，可輕松實現(xiàn)50臺小車的控制;在不改變原有1500主控系統(tǒng)架構的基礎上，可實現(xiàn)無縫切換供包臺和環(huán)線小車PLC，雙網(wǎng)口交換機功能的連接，節(jié)省了安裝時間的同時也大大降低了交叉帶整套方案成本。

　　(3)全網(wǎng)線連接

　　供包臺系統(tǒng)PLC到伺服全網(wǎng)線連接，通訊效率高接線方便;

　　(4)A4N高精度伺服

　　采用A4N高精度編碼器伺服，實現(xiàn)高精度定位控制;支持ModBus_RTU/EtherCAT兩種通訊協(xié)議，支持振動抑制、剛性等級、慣量識別等功能，方便伺服應用的同時降低噪音，節(jié)能降噪。

　　合信物流方案③：窄帶分揀系統(tǒng)

　　電商的蓬勃發(fā)展使快遞物流的業(yè)務量成井噴上升狀態(tài)，自動分揀系統(tǒng)是先進的配送中心所必需的設施條件之一。窄帶分揀機作為物流自動分揀設備重要的一員，正在被廣泛應用。

　　1 窄帶分揀機介紹

　　窄帶分揀機由多條等間距分布的窄型皮帶組成，通過皮帶的左右?guī)?，將貨物輸送至指定格口，格口設有緩沖區(qū)，可實現(xiàn)紙箱、軟包裝、袋包裝、信封件等大小件，以及酒水件等易碎品的柔性分揀。

　　設備擁有多隔口分揀能力，能同時滿足多品類、多方向、小占地面積的需求，在軟包分揀更具優(yōu)勢，不僅提升分揀效率，還可以提升廠房利用面積。

　　(1)主線速度：1.0~2.0m/s可調;

　　(2)分揀效率：≥5000件/小時(分揀效率與包裹平均長度有關，以上數(shù)據(jù)為包裹平均長度500mm，主線速度1.8m/s時實際分揀效率)。

　　2 窄帶分揀機工作原理以及系統(tǒng)方案

　　窄帶分揀機主要由掃碼系統(tǒng)、窄帶機、輸送機、集包格口等組成。

　　通過傳感器+時間雙重驗證確定包裹位置，使用相機識別條碼后，上位機接收并分配倉號給PLC，PLC接收到信息后，待指定軸的傳感器收到信號判定時間與倉號是否對應，對則通過伺服將包裹入倉。PLC完成分揀后反饋上位機分揀的條碼內容，上位機進行數(shù)據(jù)庫存儲。

　　合信針對窄帶分揀機控制要求，提供PLC+伺服+HMI整套分揀控制系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)采用合信H36主機搭配A3N伺服通過EtherCAT總線通信控制，可以實現(xiàn)伺服電壓/電流/速度/位置/報警狀態(tài)等參數(shù)的采集，具備高速高實時性、穩(wěn)定性，為智能物流提供數(shù)據(jù)基礎。

　　窄帶模塊化單元均通過網(wǎng)線連接，安裝拆卸簡單，便于現(xiàn)場施工。

　　3 合信窄帶分揀機方案特點

　　(1)PLC主機H36極具性價比

　　(2)系統(tǒng)支持豐富的通訊協(xié)議，選配更自由    EtherCAT/CANopen/modbus_TCP/modbus_RTU/Socket/EtherNET/UDP_PPI/OPC_DA/OPC_UA/MQTT/PPI/MPI/S7/Profinet等多種通訊協(xié)議都支持;

　　(3)系統(tǒng)響應快、效率高

　　系統(tǒng)EtherCAT總線通訊控制響應速度快，使用光電持續(xù)查詢多重驗證保證包裹不錯分;通過表格化存儲區(qū)保存數(shù)據(jù)，回傳數(shù)據(jù)內容不亂碼，上位機方便處理更快捷。

　　(4)模塊化更易用

　　系統(tǒng)窄帶分揀系統(tǒng)由模塊化、柔性化單元組成，結構簡單占地面積小，搭配合信總線方案，接線方便，系統(tǒng)可靈活拆裝變更，便于現(xiàn)場施工。

　　合信物流方案④：撥片式分揀系統(tǒng)(小擺臂)

　　當物流行業(yè)搭上自媒體直播帶貨的快車，隨著訂單量迅速增加，倉儲分揀面臨巨大的壓力。其中快遞的分區(qū)裝箱工作非常費時費力，撥片分揀機就是為了解決這個問題應運而生。

　　1 撥片式分揀機介紹

　　物流分揀的分區(qū)掃碼裝袋是快遞出庫的最后一步，效率低會拖慢整個分揀進度。直線撥片分揀機系統(tǒng)主要應用于快遞、物流、電商、末端網(wǎng)點等小件包裹分揀。

　　該設備主要由掃碼稱重系統(tǒng)、皮帶輸送機、小擺臂、集包格口等組成。當上位機稱重掃碼得到快遞的相關信息，將對應的格口號和快遞代碼下發(fā)到PLC控制器，再由傳送帶運送到相應的格口號完成快遞分區(qū)的目的。同步傳送帶確保每段皮帶機速度一致，帶緩沖的撥片機構消除對物品的損壞。

　　設備結構簡單，可以直線分布架高在大貨分揀機上，也可以多層堆疊式組合，靈活性高，占地面積小。搭配合信PLC+伺服EtherCAT總線方案，接線方便，安裝拆卸簡單，便于現(xiàn)場施工。

　　2 撥片式分揀機工作原理以及系統(tǒng)方案

　　直線撥片式分揀系統(tǒng)是基于高速傳送帶結構、輔以智能電控系統(tǒng)控制撥片的智能分揀設備。

　　工藝流程如下：當快遞從上游運送下來時，由上位機稱重掃碼得到快遞的相關信息，匹配分區(qū)表以后將對應的格口號和快遞代碼下發(fā)到PLC，驅動皮帶電機將快遞送上撥片機，快遞被傳送帶運到入口檢測光電，記錄下當前的編碼器位置值，結合傳送的格口號計算出目標位置，達到目標位置以后相應的格口的撥片打開，到達結束位置是關閉撥片，將快遞撥到編織袋中。

　　控制要點包括：

　　l 對應位置提前計算，多數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩存準確度與緩存量，確?？爝f的輸送準確;

　　l 每個快遞獨立并行，先到達先處理，確保省時高效。

　　合信針對撥片式分揀機控制要求，提供PLC+伺服+HMI整套分揀控制系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)采用合信H36主機搭配A3N伺服通過EtherCAT總線通信，控制精準迅速，可以實現(xiàn)伺服電壓/電流/速度/位置/報警狀態(tài)等參數(shù)的采集，具備高速高實時性、穩(wěn)定性，為智能物流提供數(shù)據(jù)基礎。

　　控制體統(tǒng)配置一臺合信TP07i以太網(wǎng)觸摸屏，可以監(jiān)控當前傳送帶速度，設置撥片距離、角度、速度等。TP07i與PLC之間通過EtherNET通信，接線方便，更可以實現(xiàn)免費的MiCo遠程服務。

　　3 合信撥片分揀系統(tǒng)方案特點

　　(1)PLC主機H36極具性價比

　　(2)精準定位

　　合信采用HSC高速計數(shù)模塊通過ModBus_TCP直接與上位機對接快遞數(shù)據(jù)，精準判斷快遞位置，無縫銜接多格口同步分揀。

　　(3)系統(tǒng)支持豐富的通訊協(xié)議，選配更自由

　　EtherCAT/CANopen/modbus_TCP/modbus_RTU/Socket/EtherNET/UDP_PPI/OPC_DA/OPC_UA/MQTT/PPI/MPI/S7/Profinet等多種通訊協(xié)議都支持;

　　(4)系統(tǒng)響應快、效率高

　　系統(tǒng)EtherCAT總線通訊控制響應速度快，使用光電持續(xù)查詢多重驗證保證包裹不錯分;通過表格化存儲區(qū)保存數(shù)據(jù)，回傳數(shù)據(jù)內容不亂碼，上位機方便處理更快捷。

　　(5)模塊化更易用

　　系統(tǒng)撥片式分揀系統(tǒng)由模塊化單元組成，結構簡單占地面積小，搭配合信總線方案，接線方便，系統(tǒng)可靈活拆裝變更，便于現(xiàn)場施工。

　　合信物流方案⑤：直線交叉帶分揀系統(tǒng)

　　1 直線交叉帶分揀機——中小網(wǎng)點分揀“神器”

　　直線交叉帶分揀機，是一種布局為直線型的分揀設備，被譽為中小網(wǎng)點分揀“神器”

　　直線分揀機以“智能小車間隔排列”，由直線電機的電動滾筒驅動帶動運轉而進行分揀的智能設備。直線分揀機為快遞行業(yè)和物流行業(yè)末端進行貨物/包裹分揀運輸，解決了快遞物流行業(yè)末端進港派件和派件前分揀工作，占地面積小，分揀效率高，新型通用型自動化分揀設備，具有良好的個性化定制可行性。

　　2 直線交叉帶分揀機工作原理以及解決方案

　　設備開啟后，小車線體原點與供包皮帶原點通過調整供包段速度完成兩端皮帶的同步;人工上件，光幕掃描包裹立即判斷一次按照當前速度流入線體時掉落對應小車的車號，并發(fā)送給上位機;上位機接收后，包裹到達上車點成功發(fā)送對應小車PLC發(fā)送對應車號、糾偏量;到達目標格口位置，下發(fā)下包指令到對應小車PLC，小車旋轉將包裹送入格口下包。

　　控制關鍵包括：

　　l 使用中斷計算線體速度、皮帶偏差量，多次復驗計算每個小車的當前位置與速度;

　　l 與光幕通過自由口通訊功能讀取光幕數(shù)據(jù)作為是否有包裹的判斷依據(jù);

　　l 小車PLC作為驅動控制小車的單元，可以驅動48個小車，用于接收上位機/速度PLC下發(fā)的指令;

　　l 小車關鍵點在于對上位設備發(fā)送的數(shù)據(jù)進行解析及驅動后的反饋控制。

　　合信根據(jù)直線交叉帶分揀機不同客戶需求，配置有兩種控制方案。

　　(1)方案一：線體由上位機服務器做主控調度，供包PLC(H32)通過負責檢測與執(zhí)行;小車PLC(H32)作為執(zhí)行機構控制電滾筒。

　　(2)方案二：線體由合信H32做檢測、執(zhí)行與主控調度，小車PLC(H32)作為執(zhí)行機構控制電滾筒。

　　直線交叉帶系統(tǒng)采用合信H32作為供包PLC主控制器，PLC與HMI之間用RJ45網(wǎng)口通訊，高效低延遲;PLC與上位機(EtherNET通訊)、PLC與伺服(EtherCAT通信)、PLC與相機(socket通訊)，小車PLC線體驅動設備使用modbus通訊，與光幕、小車驅動器使用自由通訊。

　　3 合信直線交叉帶系統(tǒng)方案特點

　　(1)整套控制系統(tǒng)更好用，調試快

　　合信整套控制系統(tǒng)(PLC+伺服+HMI)適應性強，配置靈活，廣泛應用，可根據(jù)用戶需求定制。

　　(2)內嵌算法速度快，效率高

　　具備物流行業(yè)C函數(shù)專用功能塊，處理復雜及循環(huán)計算部分，運行掃描周期小，速度快!

　　(3)糾偏算法更實用

　　包裹放偏后自動糾偏道中間，下包更準確;單車包裹放偏可自行判斷是否需要上車聯(lián)動處理。

　　(4)可擴展性強

　　線體擴展只需要增加小車PLC數(shù)量以及修改速度PLC的小車數(shù)量。

　　(5)具備自定義功能

　　可任意修改格口起始位置、格口寬度、小車寬度、適應不同大小包裹場合。

　　(6)靈活調整，適配性強

　　可多車上下包，可與不同上位機建立通訊、執(zhí)行上下包控制;小車可單獨搭配其他控制單元。

　　合信物流方案⑥：窄帶(紅外電滾筒)分揀系統(tǒng)

　　1 窄帶(紅外電滾筒)分揀機介紹

　　窄帶分揀機由多條等間距分布的窄型皮帶組成，通過皮帶的左右?guī)?，將貨物輸送至指定格口?/p>

　　窄帶分揀設備已廣泛應用在全國各地末端網(wǎng)點、快遞中心等快遞分揀場景。采用紅外電滾筒驅動的窄帶分揀設備，大件和小件包裹可以直接混合分揀，無需進行初次分類，大幅提升分揀效率。

　　2 窄帶(紅外電滾筒)分揀機工作原理以及解決方案

　　窄帶(紅外電滾筒)分揀機工作原理及流程如下：

　　l 包裹進入傳送帶：人工上包/機器人自動供包，包裹正面條碼朝上;

　　l 上位機控制系統(tǒng)分析包裹信息：快件經(jīng)過頂掃相機識別快遞面單條碼，掃描的信息對接服務器獲取對應條碼信息，上位機接收并把包裹信息給到主控PLC;

　　l 包裹分揀到對應的格口：PLC接收到分揀格口信息后，根據(jù)包裹大小、尺寸、落格等信息，通過分布式IO模塊控制多組紅外電滾筒小車，將包裹分揀到對應的格口。

　　合信根據(jù)窄帶(紅外電滾筒)分揀機不同客戶需求，配置有兩種控制方案：

　　(1)方案一：由合信CTH300系列PLC主控，通過CTL ECT分布式I/O進行EtherCAT通訊。

　　(2)方案二：客戶可選用西門子1500作為主控PLC，通過合信CTL PN分布式I/O進行PN通訊。

　　3 合信窄帶(紅外電滾筒)分揀機方案特點

　　(1)合信CTL系列分布式I/O極具性價比，高度適配。

　　(2)合信CTH300系列PLC支持豐富的通訊協(xié)議，選配更自由。

　　(3)模塊化更易用

　　窄帶分揀系統(tǒng)由模塊化組成，搭配合信總線方案，接線方便，可靈活拆解變更。